微型计算机控制技术.doc
【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流微型计算机控制技术.精品文档.微型计算机控制系统课后题答案第一章 微型计算机控制系统的概述1.Computer在微型控制中的作用？他的信息从何处来？其输入信息有用于何处？答：1）完成数据的采集把生产过程参数采集，供人为控制和其他控制系统作用2） 将生产过程参数转换为数字量，引进控制程序进行计算把控制经过转换输入计算机。I从生产过程中来，O都作为控制命令。2.什么是微机控制的实时性？为什么要强调微机控制的实时性？怎样才能保证微机实时控制作用？答：1）时间越短越好，不影响控制 2）因为要求用微机能够在规定的时间范围内完成规定操作要使微机控制具有实时性3）在微机方面还是配备具有实时时钟和优先级中断信息处理电路，在软件方面应具备有完善的时钟管理，中断处理的程序，实时时钟和优先级中断系统这保证微机系统实时的必要性，3.微机在控制系统中的在线操作和离线操作的区别是什么?答：在线是直接交换信息离线是不直接对生产装置进行控制。4.微机控制系统的硬件一般有哪几个主要部分组成？各部分是怎样互相联系的？其中过程通道和系统中起什么作用？他有那几种类型？ 答：1）生产过程，过程通道，微型计算机，人机联系设备，控制操作台。2）各部分通道和计算机相连3）过程通道将生产过程参数转换并传输到计算机中去，将计算机的控制传输到被控对象中。4）过程输入(模拟量，开关量)过程输出（模拟量，开关量）5.直接控制数字控制系统的硬件由哪几部分组成？他们的基本功能是什么？直接数字控制系统和监督控制系统的区别在哪里？答：1）生产过程，过程通道，计算机接口。2）过程通道：将生产过程的参数取进来，控制程序计算，结果送给控制对象。 计算机：信息优化将模拟控制器的给定值。 借口：连接输入端与计算机3）一个直接参与控制，一个不直接参与控制。6.微机控制系统按功能分类主要有哪几种？按使用的控制规律分类有主要有哪几种？答：1）按功能：数据采集和数据处理 直接数字控制系统 监督控制系统 集散控制系统 现场总线控制系统 2）按控制规律：程序和顺序控制 PID控制 复杂规律控制 智能控制第二章 过程输入输出通道1.微型计算机的对存储器和I/O接口是如何寻址的？它们各用哪些控制信号线和地址信号线？答：1）用mov X访问外部接口和RAM 用,mov指令取RAM信号2）读、写信号线2.试用两个CD4051扩展成16路的多路开关，并说明其工作原理。答：3.在微机控制系统中，保持电路有何意义？是否在任何模拟输入通道中都要添加保持电路？为什么？答：1）待转换的模拟信号保持住供A/D转换用,模拟输入输入通道输出保持将D/A转换的模拟量保持在电容上替换D/A去做其他工作，模拟输出通道。4.试说明采样保持电路中的保持电容大小对数据采集系统的影响？答：偌大充电时间慢跟随性能不好，保持良好若小跟随好保持不好。5.从逐次比较型A/D转换器AD574的引脚功能，说明他与微型计算机的接口主要要解决一些什么信号接口问题，怎样用程序控制它进行模拟信号的转换？如何读取转换后的数据？6.A/D转换器的结束信号有什么作用？根据该信号在I/O控制中的连接方式。说明A/D转换中有几种控制，他们个在接口电路和程序设计上有什么特点。答：1）做联络信号cpu单片机的信号通知A/D转换器做结束信号 2）查询、中断7.为什么高于8位的D/A转换器在与有8位I/O借口的微机连接时要采用双缓冲工作方式？这种双缓冲工作方式与DAC0832的双缓冲工作方式在接口连接上有什么不同？答：1）一次传送8位二次分时传送一起转换 2）双缓冲工作方式为保证D/A转换器的高位数据与低位数据同时送入,将高位与低位的数据分别送入各自的输入寄存器,然后再将它们同时送入 DAC寄存器中，使输出发生变化。8.根据T形R2R电阻网络的D/A转换原理，试用两片8位D/A芯片组成16位D/A转换器的实现方案，画出其MCS-51系列单片机的接口电路工作原理图。9.键盘或拨码开关为什么要防止抖动？在微机控制系统中如何实现防抖？答：防抖动主要目的是为了提高按键输入可靠性，由于机械触点的弹性振动， 按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子 完全地断开， 因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动， 这称为按键的抖动干扰。 按键的抖动会造成按一次键产生的开关状态被 CPU 误读几次。 为了使 CPU 能正确地读取按键 状态，必须在按键闭合或断开时，消除产生的前沿或后沿抖动。 去抖动的方法有硬件方法和软件方法两种。 硬件方法是设计一个滤波延时电路或单稳态电路 等硬件电路来避开按键的抖动时间。 软件方法是指编制一段时间大于 100ms 的延时程序， 在 第一次检测到有键按下时， 执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态， 如 果该键仍保持闭合状态电平，则确认为该键已稳定按下，否则无键按下，从而消除了抖动的 影响。第三章 采集、处理和传送1.计算机数据采集系统一般应具有那些方面的功能？答：这种系统可以取代大量的常规显示和记录仪表，对整个生产过程进行集中式的实时监视。各种数据的积累和实时分析，不但可作为指导生产过程的人工操作信息，还能用与生产过程的趋势分析和预测。2.为什么要对采集数据进行数据滤波？数据滤波和RC滤波能否互相代替？答：1）有干扰 2）不能RC只能滤波比有用信号高的高频信号低频信号不能滤波而数字滤波都能滤3.从现场采集到计算机的数据，为什么要经过处理？一般要做哪些处理？答：1）采集的数据有干扰当干扰滤掉非有效数据 2）进行有效性检查对干扰处理滤波工程量的转换4.限幅滤波是建立在什基础上的？答：以采集的信号在系统对控制范围内，不能超过控制范围5.限幅和限速滤波的两种方法，有哪些共同点？又有那些区别？6.起止式通信协议的特点及帧数据格式如何？7.面向字符和面向比特通信协议有什么不同？各自帧数据格式怎样的？8.有一定温度系统，温度的最大测量范围是20+60。现采用线性的铂热电阻测量温度经变送器输出响应的模拟量电压信号为15V。A/D转换器允许输入模拟电压范围05V输出的是000H0FFFH的12位数字量，试列出其工程量转换式。设某时刻计算机在这通道中采集到的温度数字量为0E8EH，试计算其温度值。答：OFFFH=4096D 0E8EH=3726D x=51第四章 数字PID控制器设计1、 PI控制器有什么特点？ 为什么加入积分作用可以消除静差？答：比例利用偏差进行调节，速度快积分对偏差的累积进行控制较比例慢但可以做到无静差2.PID控制器有什么特点？为什么加入微分作用可以改善系统的动态特性？答。1）PID控制器综合了比例、积分、微分三种控制作用，即能加快系统响应速度，减少振荡，克服超调，又能有效消除静差，使系统的静态和动态品质得到很大改善。2）加入微分控制作用后，在偏差刚出现或变化的瞬间，不仅可以根据偏差量做出及时反应（即比例控制作用），使偏差得到较好的抑制或消除，这样可以大大减小系统的动态偏差和调节时间，使系统的动态调节品质得以改善。3.为什么说增量式PID控制比位置式PID控制更好？两者有什么区别？答：1）由于计算机每次只输出控制增量，即对应执行机构位置的变化量故机器发生故障时影响范围小。从而不会严重影响生产过程。2)手动-自动切换时冲击小3）算式中不需要累加4.PID控制器的参数Kp、Ti、Td 对控制质量各有什么影响？答：（1）比例系数Kp对系统性能的影响：1）对静态性能的影响，比例系数Kp增大使系统动作灵敏，加快调节速度，但Kp偏大，容易引起系统振荡，反而使调节时间加长；2）对静态性能的影响,在系统稳定的前提下，加大比例系数Kp可以减小静差。（2）积分时间常数Ti对系统性能的影响 Ui(t)=Kp/Ti;由式可知：Ti增加，Ui(t)减小；所以U（t）减小有利于减小超调.尤其是在T0处，Ti增加，Ui(t)对U（t）的贡献下降，不由于Ui(t)的加入而产生超调，从而抑制振荡，提高系统的稳定性，但静差的消除随之变慢。 （3）微分时间常数Td对系统性能的影响 Ud(t)=Td KP de(t)/dt 在t0处，U（t0）=Kpe(t0)+Td Kp de(t)/dt 所以Td越大对U（t0）的贡献越大，有利于加速系统的响应，但由于微分作用时间短，基本不会加大超调量和影响稳定性，对y(t)噪音具有较好抑制能力，从而提高了系统稳定.但Td 过大对通道干扰信号也会产生误动作，因为降低了系统干扰能力。5.在模拟PID控制的数字实现中，对采样周期的选择从理论上和算法的具体实现上各应考虑哪些因素？答：1）采样周期应比对象的时间常数小很多，否则采样信号无法反应瞬变的过程2）采样周期应远小于对象扰动信号的周期3）考虑执行器的响应速度4)当系统纯滞后占主导地位时，应按纯滞后大小选取并尽可能使纯滞后时间接近或等于采样周期的整倍数。5)对象所要求的控制任务6.串级控制系统控制器的参数整定方式有哪几种？答：先副回路后主回路先内层后外层7.前馈控制与反馈控制各有什么特点？ 在前馈控制中，怎样才能达到全补偿？答：1）反馈控制的被控量在干扰作用下必须先偏离设定值，然后通过对偏差的控制，测量产生相应的控制作用，去抵消干扰的影响。显然控制作用往往落后于干扰作用。前馈控制：实质上是一种直接按照扰动量而不是按照偏差进行矫正的控制方式，即当影响被控参数的干扰一出现，控制器就直接根据所测量的大小和方向按一定的规律去控制，以抵消扰动对被控参数的影响。 2）有精确地数学模型 滞后时间与干扰通道的滞后时间一样长，采用前馈反馈控制系统。
